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电动汽车整车控制器设计及测试

黄其;薛利昆;罗玲;王伟建

【摘要】电动汽车无排放、低噪声、乘坐舒适,现已得到广泛应用.整车控制器

VCU是电动汽车控制的中心,接收驾驶员的操作指令,实时监控电池管理系统、电机

系统和其它附件的状态,运算处理后将控制指令发给汽车各个部件.该文采用英飞凌

XC2267M-单片机开发了电动汽车整车控制器,介绍了硬件结构和主要程序功能;并

根据其功能和信号类型设计了测试系统,包括信号板(开关量和模拟量输入,输出显

示)、USBCAN通信卡和LabVIEW上位机,上位机模拟各个部件收发CAN报文、

同时显示整车运行状态,测试系统可以配合整车控制器完成各项性能测试.

【期刊名称】《自动化与仪表》

【年(卷),期】2019(034)003

【总页数】6页(P14-18,37)

【关键词】整车控制器;英飞凌XC2267M;USBCAN;LabVIEW

【作者】黄其;薛利昆;罗玲;王伟建

【作者单位】国家精密微特电机工程技术研究中心,贵阳550081;西北工业大学自

动化学院,西安710072;西北工业大学自动化学院,西安710072;西北工业大学自动

化学院,西安710072;西北工业大学自动化学院,西安710072

【正文语种】中文

【中图分类】U469.7

电动汽车以电机为驱动机构，与传统燃油发动机汽车相比，起动力矩大、加速快，

变速箱噪声减少，行驶中没有尾气排放，应用越来越广泛[1]。电动汽车的三大核

心部件为整车控制器VCU（vehiclecontrolunit）、电池管理系统BMS

（batterymanagementsystem）和电机控制系统MCU（motorcontrol

unit），通过控制信号线束（通常采用CAN总线）和电力线束相互连接[2]，如图

1所示。整车控制器VCU接收驾驶员的操作指令，并实时监控整车附件、电池系

统及电机系统部件的状态，向附件和电机系统发出控制指令。电池管理系统BMS

主要完成电量检测、保护、状态预测、充放电控制、电流均衡等功能[3]。电机控

制系统MCU是实现电能向汽车动能转换的部件，主要完成行车、刹车、倒车、驻

车等功能。三大核心部件都属于独立的电子系统，在进行整车组装前都各自进行测

试，通常采用硬件在回路仿真平台，例如LabCar或dSPACE实时仿真系统[4-5]。

但半实物仿真平台系统复杂，信号采集设备成本高；而且车辆组装完成后，测试系

统不方便随车进行现场测试。

图1电动汽车的三大核心部件Fig.1Threemajorcomponentsofelectrical

vehicle

根据汽车行业标准，本文采用汽车级单片机英飞凌XC2267M开发了电动汽车整

车控制器，介绍了硬件结构和程序功能；并设计了一套低成本、便携式的测试系

统，包括信号板（开关量和模拟量输入，输出显示）、USBCAN通信卡和

LabVIEW测试上位机，对整车控制器进行了相关测试。

1整车控制器设计

整车控制器是电动汽车的控制中心，一方面要识别驾驶员的操作指令，控制各执行

部件动作，转化为车辆运动；另一方面要对车辆的各个部件（电池管理系统BMS、

高压柜DC/DC、电机控制器MCU、空调等）进行实时监控，根据运行状况作出

警告或降功率保护处理[6]。

1.1整车控制器处理硬件设计

整车控制器的输入信号主要是驾驶员的操作指令，包括档位、钥匙、充电机、以及

油门和刹车踏板，还有高压配电柜反馈信号；整车控制器的输出信号主要是控制电

机与电源母线通断的接触器，还有控制空调、助力转向油泵、制动气泵、冷却水泵

通断的继电器。整车控制器通过CAN总线与电机控制器、电池管理系统、仪表进

行通信。

根据整车控制器处理的信号内容来设计硬件电路，主要由英飞凌XC2267M单片

机最小系统电路、AD接口电路、开关量电平转换电路、CAN总线通信电路组成，

如图2所示。英飞凌XC226x